MAPA Maquinas de Fluxo - Selecao de Turbinas Hidraulicas e Bombas

05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 16 Período 09102023 0800 a 08122023 2359 Horário de Brasília Status ABERTO Nota máxima 300 Data Final 08122023 2359 Horário de Brasília Finalizado Não Nota obtida Data GabaritoFeedback Não disponível Finalizado em Data e Hora Atual 05122023 114855 Horário de Brasília Q1 MAPA MÁQUINAS DE FLUXO Seleção de máquinas de fluxo motoras e geradoras Olá alunoa Tudo bem Seja bemvindoa à nossa atividade MAPA SUB da disciplina Máquinas de fluxo Esta atividade tem como tema Seleção máquinas de fluxo motoras e geradoras Nesta atividade você encontrará situações onde terá que aplicar os conhecimentos adquiridos durante a disciplina de máquinas de fluxo para propor a escolha de alguns problemas As suas tarefas nesse MAPA serão Selecionar turbinas hidráulicas para uma CGH Selecionar uma bomba e calcular as perdas de carga de um sistema de bombeamento MAPA MÁQUINAS DE FLUXO 542023 1 QUESTÃO Clique no número da questão para visualizála QUESTÃO 1 Topo 05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 26 Bom trabalho Profº Dário Machado Júnior INSTRUÇÕES DE ENTREGA Este é um trabalho INDIVIDUAL As respostas devem ser entregues utilizando o Modelo de Resposta MAPA SUB Máquinas de Fluxo disponibilizado Sobre o seu preenchimento é necessário o cumprimento das seguintes diretrizes Não serão aceitas respostas que constam apenas o resultado numérico sem que seja demonstrado o raciocínio que o levou a encontrar aquela resposta Toda e qualquer fonte e referência que você utilizar para responder os questionários deve ser citada ao final da questão Após inteiramente respondido o Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado para correção pelo seu Studeo em formato de arquivo DOC DOCX ou PDF e apenas estes formatos serão aceitos O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo pode ter quantas páginas você precisar para respondêlo desde que siga a sua estrutura O Modelo de Resposta MAPA Máquinas de Fluxo deve ser enviado única e exclusivamente pelo seu Studeo no campo MAPA desta disciplina Toda e qualquer outra forma de entrega deste Modelo de Resposta MAPA não é considerada A qualidade do trabalho será considerada na hora da avaliação então preencha tudo com cuidado explique o que está fazendo responda as perguntas e mostre sempre o passo a passo das resoluções e deduções Quanto mais completo seu trabalho melhor Problemas frequentes a evitar Coloque um nome simples no seu arquivo para não se confundir no momento de envio Se você usa OPEN OFFICE ou MAC transforme o arquivo em PDF para evitar incompatibilidades Verifique se você está enviando o arquivo correto É o MAPA da disciplina certa Ele está preenchido adequadamente Como enviar o arquivo Acesse no Studeo o ambiente da disciplina e clique no botão MAPA No final da página há uma caixa tracejada de envio de arquivo Basta clicar nela e então selecionar o arquivo de resposta da sua atividade Antes de clicar em FINALIZAR certifiquese de que está tudo certo pois uma vez finalizado você não poderá mais modificar o arquivo Sugerimos que você clique no link gerado da sua atividade e faça o download para conferir se está de acordo com o arquivo entregue Sobre plágio e outras regras Trabalhos copiados da internet ou de outros alunos serão zerados Trabalhos copiados dos anos anteriores também serão zerados mesmo que você tenha sido o autor A equipe de mediação está à sua disposição para o atendimento das dúvidas por meio do Fale com o Mediador em seu Studeo Aproveite essa ferramenta CONTEXTUALIZAÇÃO 1 As máquinas de fluídos como estamos estudando neste módulo foram fundamentais para a nossa evolução seja auxiliando no transporte de fluídos ou então utilizando a energia do fluído para transformála em outra forma de energia como é o caso na energia elétrica O Brasil é um País que possui sua matriz energética amplamente renovável sendo a energia hidráulica a principal fonte de energia que abastece o país este tipo de energia é gerada através do aproveitamento da energia que um fluído possuí No caso de usinas hidroelétricas uma grande quantidade de água que escoa por um rio possuí uma elevada energia potencial e ao sofrer uma queda parte dessa essa energia potencial se transforma em energia cinética ao passar por uma turbina Na atividade de hoje você será o engenheiro responsável por analisar a melhor opção de empreendimento para uma área rural que possuí um rio com vazão disponível para utilização de 7m³s este rio possuí uma queda de água com 50m de altura Visando a instalação de uma pequena usina para geração de energia elétrica analise os seguintes cenários Topo 05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 36 a Utilizando um gerador elétrico de 12 polos e a velocidade de rotação específica qual seria aa opções de turbina para esta situação Onde nqa velocidade de rotação especifica adimensional n rotação do rotor rps Q vazão de projeto m3s Y salto energético especifico Jkg O salto energético pode ser obtido pela seguinte relação Y gh Onde g gravidade ms² h altura de queda m Fonte Bottender P H M Máquinas de Fluxo Unicesumar b Considerando as eficiências hidráulicas referente as perdas de carga como sendo 93 a eficiência da turbina 90 e a eficiência do gerador elétrico 97 qual seria a potência elétrica produzida Considere a densidade da água1000kgm³ e a gravidade981ms² 2 Uma bomba é um equipamento com a função de transferir energia de uma determinada fonte para um liquido permitindo que ele possa se deslocar de um ponto para outro inclusive vencendo desníveis geométricos E bomba centrífuga são aquelas que desenvolvem a transformação de energia através do emprego de forças centrífugas Elas possuem pás cilíndricas com geratrizes paralelas ao eixo de rotação sendo essas pás fixadas a um disco e a uma coroa circular compondo o rotor da bomba Em relação a curva característica de uma bomba podemos dizer que é a expressão cartesiana de suas características de funcionamento expressas por vazão em m3h na abcissa e na ordenada Altura em mca metros de coluna dágua A cavitação como também estudamos durante este módulo é um fenômeno indesejado que pode ocorrer nas máquinas de fluxo Para calcularmos este fenômeno devemos levar em conta alguns parâmetros como altura de sucção perda de carga na sucção pressão atmosférica e pressão de vapor do fluído Calculando o NPSHd é possível analisarmos se uma bomba está ou não operando em uma condição de cavitação Uma outra tarefa que você terá é selecionar uma bomba para suprir um sistema de bombeamento nesta propriedade Topo 05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 46 No sistema a seguir você será responsável por realizar a seleção de uma bomba para um sistema de bombeamento que deve elevar uma vazão de água de 5m³h a uma altura de 15m O diâmetro interno da tubulação é de 1 254mm e o comprimento total da tubulação é de 28m sendo o comprimento total da tubulação de sucção de 38m com uma altura de sucção de 17m Na sucção temos uma válvula gaveta k02 e um cotovelo 90 com raio médio k07 No recalque temos 2 cotovelos 90 com raio médio k07 Considere que a água está a 25C e possui viscosidade cinemática igual a 0810 m²s Fonte Autor Para encontrar a perda de carga distribuída necessitamos encontrar o fator de atrito f para isso podemos utilizar o diagrama de Moody Onde DP perda de pressão ou de carga m f fator de fricção dado encontrado em tabelas L comprimento equivalente da tubulação m DL diâmetro interno da tubulação m v velocidade média do fluido ms g aceleração da gravidade 981ms Para encontrar a rugosidade relativa 𝞮d considere a rugosidade absoluta da tubulação sendo 00508mm 6 Topo 05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 56 Fonte Fox RW McDonald AT and Pritchard PJ Introdução à Mecânica dos Fluidos LTC 6a ed 2004 Para encontrar a perda de carga localizada utilizamos a seguinte fórmula a Qual deve ser a altura manométrica da bomba a ser selecionada Considere as perdas de carga do escoamento b Se o NPSH requerido é de 52m esta bomba operará em uma condição de cavitação Utilize um fator de segurança de 15 em relação ao NPSH requerido Considere a pressão atmosférica do local 97kPa e a densidade da água1000kgm³ Para encontrar a pressão de vaporização podemos utilizar a seguinte tabela Topo 05122023 1048 Início Minhas Disciplinas Disciplina Atividade Avaliativa Studeo Unicesumar httpsstudeounicesumaredubrappstudeoalunoambientedisciplina2023EMEC16CTE54EGRADHMECA100006questionario239520 66 Fonte Olender A Tabelas Termodinâmicas Escola Politécnica da Universidade de São Paulo O arquivo da sua resposta deverá ter o tamanho máximo de 80MB Solte o arquivo ou clique aqui para selecionar upload instantâneo Responder Finalizar 2023 UNICESUMAR Política de privacidade httpswwwunicesumaredubrpoliticadeprivacidade Todos os direitos reservados Topo Questão 1 Dados de Entrada Q 7 m³s h 50 m Um gerador elétrico de 12 polos possui uma rotação de aproximadamente 600 rpm n600rpm10rps Temos então nqa10 3nQ 1 2 γ 3 4 γgh nqa10 3107 1 2 50981 3 4 253 85 Para a rotação especifica obtida podemos relacionar as seguintes turbinas Turbina Hidráulica Francis rápida Turbina Dériaz Turbina Kaplan e Hélice Turbina a Vapor e a gás com admissão total b A eficiência Global será ηηHηtηG A potência será dada por PoγQH η γgh Po1000981750 09309097 422902kW Questão 2 Dados de Entrada Q 7 m³s Q 139 m³s h 15 m d 254 mm L 28 m Ln 38 m Hs 17 mm 𝛾 00000008 m²s 𝜀 00508 mm Onde ε d 00508 254 210 3 a A altura Manométrica será dada por HH sH r HJ shs v0 2 2g Jrhr v0 2 2g HJ ThT J TJ sJ r hT17133116m Para Calcular as Perdas teremos JTJ lJ d JT KV 2 2g f L D V 2 2g JT V 2 2g K f L D Para Determinar o fator de atrito precisamos calcular primeiro o Número de Reynolds ℜvD γ VQ A A πD 2 4 V 4Q πD 2 Substituindo V na equação ℜ 4Q πDV 413910 3 π25410 30810 3870269811 Como Re2200 o escoamento é turbulento então podemos usar a seguinte expressão para determinar f f 025log εd 37 574 ℜ 0 9 2 f 025log 210 3 37 574 870269811 0 9 2 0025565 Agora Podemos Calcular as Perdas V 413910 3 π25410 3 22741 m s JT 2741 2 2981 020 7207 002556528 25410 3 JT038293048191167m Portanto a altura manométrica H11 671162327m b Para que não tenha cavitação NPSH dNPSHr NPSH d52015 NPSH d3467 Para determinar o NPSH d podemos usar a seguinte expressão NPSH d Patm γ V 2 2ghv Utilizando a tabela fornecida com a temperatura de 25C obtemos hv317kPa NPSH d PatmPv γ V 2 2g NPSH d 973 77 10 3 1000981 2741 2 2981985 Como NPSH rNPSHd podemos afirmar que haverá cavitação